최근 이차전지는 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 소형 및 경량의 특성으로 스마트폰, 노트북, 태블릿 등 다양한 휴대용 전자기기에서 높은 에너지 밀도와 충·방전 효율을 토대로 전기자동차와 에너지저장시스템(Energy Storage System, ESS)의 핵심 부품으로 사용되고 있다. 하지만 이차전지의 과도한 충·방전에 따른 수명감소, 파열, 손상, 화재 등의 문제점이 발생하고 있다. 따라서 BMS(Battery Management System)를 통하여 과도한 충·방전을 보호하고 성능을 향상시킨다. 하지만 실제 리튬이온 배터리를 사용하여 BMS의 차단 및 보호범위 설정하는 데 있어서 이차전지의 수명감소, 파열, 손상, 화재의 문제점이 따른다. 따라서 본 논문에서는 배터리 충방전기와 시뮬레이터를 활용하여 이차전지 중 사용이 높은 리튬이온 배터리와 납축전지의 충전 및 방전 특성을 살펴본다.
최근 이차전지는 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 소형 및 경량의 특성으로 스마트폰, 노트북, 태블릿 등 다양한 휴대용 전자기기에서 높은 에너지 밀도와 충·방전 효율을 토대로 전기자동차와 에너지저장시스템(Energy Storage System, ESS)의 핵심 부품으로 사용되고 있다. 하지만 이차전지의 과도한 충·방전에 따른 수명감소, 파열, 손상, 화재 등의 문제점이 발생하고 있다. 따라서 BMS(Battery Management System)를 통하여 과도한 충·방전을 보호하고 성능을 향상시킨다. 하지만 실제 리튬이온 배터리를 사용하여 BMS의 차단 및 보호범위 설정하는 데 있어서 이차전지의 수명감소, 파열, 손상, 화재의 문제점이 따른다. 따라서 본 논문에서는 배터리 충방전기와 시뮬레이터를 활용하여 이차전지 중 사용이 높은 리튬이온 배터리와 납축전지의 충전 및 방전 특성을 살펴본다.
Recently, secondary batteries, commonly known as rechargeable batteries, find widespread applications across various industries. Particularly valued for their compact and lightweight characteristics, they play a crucial role in diverse portable electronic devices such as smartphones, laptops, and ta...
Recently, secondary batteries, commonly known as rechargeable batteries, find widespread applications across various industries. Particularly valued for their compact and lightweight characteristics, they play a crucial role in diverse portable electronic devices such as smartphones, laptops, and tablets, offering high energy density and efficient charge-discharge capabilities. Moreover, they serve as vital components in electric vehicles and contribute significantly to the field of renewable energy as part of Energy Storage Systems(ESS). However, despite advancements in this technology, issues such as reduced lifespan, cracking, damage, and even the risk of fire can arise due to excessive charging and discharging of secondary batteries. To address these challenges, Battery Management System(BMS) are employed to protect against overcharging and improve overall performance. Nevertheless, understanding the protective range settings of BMS using lithium-ion batteries, the most commonly used secondary batteries, and lead-acid batteries can be challenging. Therefore, this paper aims to utilize a battery charge-discharge tester and simulator to investigate the charging and discharging characteristics of lithium-ion batteries and lead-acid batteries, addressing the associated challenges of reduced lifespan, cracking, damage, and fire hazards in secondary batteries.
Recently, secondary batteries, commonly known as rechargeable batteries, find widespread applications across various industries. Particularly valued for their compact and lightweight characteristics, they play a crucial role in diverse portable electronic devices such as smartphones, laptops, and tablets, offering high energy density and efficient charge-discharge capabilities. Moreover, they serve as vital components in electric vehicles and contribute significantly to the field of renewable energy as part of Energy Storage Systems(ESS). However, despite advancements in this technology, issues such as reduced lifespan, cracking, damage, and even the risk of fire can arise due to excessive charging and discharging of secondary batteries. To address these challenges, Battery Management System(BMS) are employed to protect against overcharging and improve overall performance. Nevertheless, understanding the protective range settings of BMS using lithium-ion batteries, the most commonly used secondary batteries, and lead-acid batteries can be challenging. Therefore, this paper aims to utilize a battery charge-discharge tester and simulator to investigate the charging and discharging characteristics of lithium-ion batteries and lead-acid batteries, addressing the associated challenges of reduced lifespan, cracking, damage, and fire hazards in secondary batteries.
리튬이온 배터리와 납축전지는 휴대용 전자기기에서 전기자동차와 에너지저장시스템(ESS)의 핵심 부품으로 사용되고 있지만 과도한 충ㆍ방전에 따른 수명감소, 파열, 손상, 화재 등의 문제점이 발생하고 있다. 따라서 본 논문에서는 배터리 충방전기와 시뮬레이터를 활용하여 리튬이온 배터리와 납축전지의 충전 및 방전 특성에 대해 살펴보기 위해 성능분석용 배터리 시험설비를 구성하였다.
제안 방법
(1) 리튬이온 배터리와 납축전지의 충방전 특성에 대한 성능을 분석하기 위하여 배터리 시뮬레이터 및 배터리 전용 양방향 DC 전원공급장치를 이용하여 성능분석용 배터리 시험설비 구축.
(2) 성능분석용 배터리 시험설비를 이용하여 배터리 동작 한계에 도달하는 스트레스성 시험을 통해 각 배터리에 대한 충방전 특성 파악.
배터리를 가상화하여 소프트웨어로 구성된 리튬이온 배터리 및 납축전지 시뮬레이터와 배터리 전용 양방향 DC 전원공급장치를 이용하여 각 배터리의 충ㆍ방전 특성을 살펴보면서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.
배터리를 가상화하여 소프트웨어로 구성된 리튬이온 배터리 및 납축전지 시뮬레이터와 배터리 전용 양방향 DC 전원공급장치를 이용하여 충ㆍ방전실험을 하기 위하여 그림 5와 같이 성능분석용 배터리 시험설비를 구성하였다.
대상 데이터
배터리 전용 양방향 DC 전원공급장치를 이용하여 리튬이온 배터리와 납축전지를 가상화하여 소프트웨어로 구성된 배터리 시뮬레이터를 충전하는 과정을 그림 1에서 보여주고 있다. 리튬이온 배터리는 58.4V, 20A, 1.08A를 납축전지는 53.3V, 20A, 4A로 각각 충전전압, 충전전류, 충전종지전류 순으로 설정하였다.
본 논문에서 리튬이온 배터리, 납축전지의 성능분석을 위한 시험설비는 배터리 전용 양방향 DC 전원공급장치와 리튬이온 배터리와 납축전지를 가상화한 배터리 시뮬레이터를 이용하여 구성하였다.
성능분석용 배터리 시험설비를 구성하기 위해 본 논문에서 사용한 배터리 시뮬레이터는 리튬이온 배터리와 납축전지를 각각 가상화하여 Elektro-Automatik에서 제작한 EA-PSB 11500-60을 사용하였다.
참고문헌 (6)
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Tremblay, O., Kessaint, "Experimental Validation of a?Battery Dynamic Model for EV Applications", EVS24?International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric?Vehicle Symposium, May 13-16, 2009.
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